沥青路面太阳能收集器:未来就是现在

“在我的脑海中，毫无疑问(收集太阳能的沥青路面)将成为常规和常规，”拉吉布·马利克博士说，他是加州大学土木工程学院的教授伍斯特理工学院(WPI)在伍斯特，马萨诸塞州。“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以消耗多少能量。现在，我们必须向潜在的用户证明，修改他们现有的设施，或者将其并入新的设施或改造，在经济上是合理的。”

最初的概念

背后的原始概念沥青路面太阳能收集器是嵌入管在穿着过程中，将含有水或其它流体循环以下的沥青路面。如果附近有人 - 如住宅，酒店，写字楼，或类似设施的住户 - 需要的热水，从嵌入式管道的水可以直接使用，也许是为了减少能量需求来加热冷水至所需温度。在寒冷的天气中，热水可以直接用于建筑供热。如果没有人需要就近热水，热量可以用来产生电。

“我们只是想好好利用一下已经发生，” Mallick说。“沥青在阳光下升温。为什么不提取热量和使用它吗？”然而，追求这种技术有一个额外的动力。“长期的经验表明，沥青过热会变质。它容易发车。如果我们从路面带走热量，我们不仅可以收回太阳能，但我们也应该能够延长路面的使用寿命，” Mallick说。如果在嵌入管中的热水不能直接使用，该系统的效率降低。从汽化有机流体“发电发电不能有效地将太阳能转化为有益的利用，”马利克说。

超越最初的概念

在罗德岛大学土木与环境工程教授K. Wayne Lee博士进行了与Mallick类似的研究，并且正在超越最初的概念。Lee说:“从公路上提取能源还有很多工作要做。”URI正在研究实现这一目标的四种方法。“从路面直接散热是第一步。URI和WPI的研究表明，在短期内直接抽热是容易实现的。第二种方法是将半导体埋在路面的不同深度，并在它们之间形成热差，从而可以用来发电，这被称为塞贝克效应。足够的半导体可以产生足够的电能来进行有益的使用。

“我们过去的研究已经证明了在某些情况下可以消耗多少能量。现在，我们必须向潜在的用户证明，修改他们现有的设施，或者将其并入新的设施或改造，在经济上是合理的。”Dr. Rajib Mallick, Worcester Polytechnic Institute

Lee正在研究的第三种方法是在美国东部高速公路经常使用的泽西围栏上悬挂一个柔性太阳能收集器。“太阳能电池板过去是由刚性材料或框架构成的，”李说。“这项技术已经发展到现在我们有了太阳能收集器。在一段很长的高速公路上用它们覆盖泽西岛的护栏，你就可以产生足够的电力来为高速公路的照明和标识提供电力。”

第四种方法是更换沥青或具体具有多层系统的路面，由太阳能集热器和磨损层之间的电子层组成。磨损层将是透明的，允许阳光穿透到收集层。这种电子磁芯从太阳获取能量，可以用来给汽车司机发短信，代替路标和标记。“这在未来还有很长的路要走，”Lee说，“其可行性还远远没有被证明。”不过，研究多种方式利用公路作为能源还是有好处的。”

Lee在URI的工作得到了韩国建筑技术研究所和韩国高速公路公司的资助和合作的加强。他的一些工作已经取得进展，实验已经转移到机械和电气工程部门。“这是一个国际化的多学科企业，”Lee说。

解决问题

与此同时，回到WPI, Mallick即将开始新一轮的研究。他说:“嵌入式管道可能适用于停车场，但不适用于道路和高速公路。”“我们认为，将土工织物嵌入路面，在磨损层下面，会起到更好的效果。”这涉及到石墨烯层的使用。一种特别设计和制造的土工织物可以像管道一样有效地作为太阳能集热器。”

根据马利克的说法，使用的部分问题收集太阳能的沥青路面正在展示给潜在用户有足够的能量可以在各种气候条件下拍摄的。In the southern parts of the United States, this shouldn’t be a problem, but in New England, where both Mallick and Lee teach and conduct their research, solar energy as measured by “degree days” and as interrupted by cloud cover and precipitation makes the feasibility of using asphalt pavement to capture solar energy less certain. Mallick will soon be using a美国国家科学基金会用沥青路面来测量太阳能采集的实用性。将使用一个容纳10 ' x 20 '沥青路面板的房间，模拟阳光、云量和降水。马利克说:“这将展示在更广泛的条件下收集能源的情况，并有希望表明这些系统可以马上安装，投资很快就能得到回报。”

接下来是什么

一些这样的方法用于经由道路，如具有嵌入的LED系统的电子巷道捕获太阳能，可能听起来很未来。然而，其中一些方法看起来很可行的，甚至现在。为什么不使用纽泽西护栏持有太阳能面料，并将其连接到能量提取硬件？为什么不采取一个停车场，里面有相当轻交通负荷的一部分，并从中提取一定的热量及实益使用它？

“长期的经验表明，沥青过热会变质。它容易发车。如果我们把人行道上的热量拿走，不仅可以回收太阳能，还可以延长人行道的使用寿命。“伍斯特理工学院拉吉布·马利克博士

四十年前，我在罗德岛金斯敦的布利斯大厅的沥青实验室里学习，塑造那些马歇尔圆柱体，并将锤子从适当的高度扔了正确的次数。谁能想到在2011年，李博士会使用同样的设备来研究纳米技术是否可以用于提高从沥青路面收集和提取太阳能的效率?现在看来，整条道路的功能已经超越了交通和停车的范畴。我可以预见这项研究将扩展到其他领域，展示道路如何能有多种用途。40年后这条道路会是什么样子?